華南地區(qū)不同倉(cāng)型谷冷降溫技術(shù)對(duì)比試驗(yàn)*

趙 磊 張景宇 李松偉 潘柏西 雷騰飛 王 磊

(廣東省儲(chǔ)備糧管理總公司東莞直屬庫(kù) 523145)

低溫儲(chǔ)藏通常是指利用自然低溫條件或人工冷源，降低儲(chǔ)糧溫度，并采取隔熱保溫措施，延長(zhǎng)糧溫回升期，確保糧食在儲(chǔ)藏期間維持在一定的低溫狀態(tài)，增加糧食儲(chǔ)藏穩(wěn)定性的一種主要控溫儲(chǔ)糧技術(shù)[1]，而谷冷機(jī)控溫則是重要的措施之一。

由于不受自然條件限制且降溫效率高[2]，近年來谷物冷卻機(jī)在華南地區(qū)常用來對(duì)堆糧進(jìn)行控溫。但目前國(guó)內(nèi)谷冷控溫試驗(yàn)研究普遍應(yīng)用于平房倉(cāng)[3-4]，對(duì)大糧堆、厚糧層的高大倉(cāng)型研究較少。本研究以玉米作為試驗(yàn)對(duì)象，通過對(duì)不同倉(cāng)型開展谷冷降溫試驗(yàn)，研究其降溫效果及能耗費(fèi)用等方面的對(duì)比情況，以期為谷冷控溫技術(shù)在華南地區(qū)不同倉(cāng)型中的應(yīng)用提供更多理論依據(jù)及技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1倉(cāng)房條件 選取我?guī)鞙\圓倉(cāng)Q21倉(cāng)、大直徑筒倉(cāng)Q44倉(cāng)作為試驗(yàn)倉(cāng)房，倉(cāng)房結(jié)構(gòu)如圖1所示。淺圓倉(cāng)Q21倉(cāng)直徑25m，設(shè)計(jì)裝糧高度28.5m，設(shè)計(jì)倉(cāng)容10000t，倉(cāng)內(nèi)配有中心減壓管，28根測(cè)溫電纜；大直徑筒倉(cāng)Q44倉(cāng)直徑29m，設(shè)計(jì)裝糧高度40.5m，設(shè)計(jì)倉(cāng)容20000t，倉(cāng)內(nèi)配有中心減壓管，43根測(cè)溫電纜。風(fēng)道示意圖見圖2～圖3。

圖1 倉(cāng)房結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 淺圓倉(cāng)風(fēng)道示意圖

圖3 大直徑筒倉(cāng)風(fēng)道示意圖

1.1.2供試糧食 供試糧食情況見表1。

表1 供試糧食情況

1.1.3試驗(yàn)儀器與設(shè)備 谷冷機(jī)：YGLA-130DA/A，制冷量137kW，裝機(jī)功率64.3kW，送風(fēng)量10789m3/h。

溫濕度計(jì)：VAISALA手持式溫濕度儀表，相對(duì)濕度測(cè)量范圍：0～100%RH，溫度測(cè)量范圍0～40℃。

集風(fēng)罩：定制專用集風(fēng)罩，高76cm，上口直徑7cm，下口直徑49.5cm，上下口面積比為1∶50。

低速風(fēng)表：DFA-Ⅲ型機(jī)械風(fēng)速表，測(cè)量范圍0.3m/s～0.5m/s。

糧溫檢測(cè)系統(tǒng)：GGS糧情測(cè)控系統(tǒng)。

扦樣器：糧倉(cāng)深層扦樣器。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1谷冷通風(fēng)方案 Q44倉(cāng)、Q21倉(cāng)均使用2臺(tái)谷冷機(jī)進(jìn)行谷冷通風(fēng)作業(yè)，谷冷機(jī)參數(shù)及設(shè)置見表2。

表2 各試驗(yàn)倉(cāng)谷冷機(jī)配置

1.2.2水分檢測(cè)扦樣點(diǎn)布置 谷冷降溫作業(yè)前后，在Q21倉(cāng)距中心減壓管1m、6m和11m設(shè)置取樣點(diǎn)，每點(diǎn)取樣深度為26m，每2m扦取一份樣品，檢測(cè)其水分的變化；Q44倉(cāng)距中心1m，7m和13m設(shè)置取樣點(diǎn)，每點(diǎn)取樣深度為34m，每2m扦取一份樣品，檢測(cè)其水分的變化。

1.2.3水分測(cè)定 采用GB5494-85中的105℃恒重法測(cè)定。

1.2.4糧面表觀風(fēng)速 谷冷降溫作業(yè)期間，Q21倉(cāng)沿東、西、南、北四個(gè)方向在距中心減壓管1m、6m和11m處設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)糧面表觀風(fēng)速；Q44倉(cāng)沿東、西、南、北四個(gè)方向在距中心減壓管1m、7m和13m處設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)糧面表觀風(fēng)速。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同倉(cāng)房谷冷降溫效果比較

如表3所示，淺圓倉(cāng)和大直徑筒倉(cāng)按照設(shè)定溫度谷冷降溫后，平均糧溫降幅在8.0℃左右，內(nèi)、中、外圈均可達(dá)到理想降溫效果；谷冷能夠有效降低糧堆溫差，可將淺圓倉(cāng)、大直徑筒倉(cāng)的內(nèi)、中、外圈平均糧溫差值保持在2.0℃以內(nèi)；淺圓倉(cāng)內(nèi)、中、外圈降溫幅度大小與谷冷前的基礎(chǔ)糧溫有關(guān)，基礎(chǔ)糧溫越高的圈層，降溫幅度越大；大直徑筒倉(cāng)外圈基礎(chǔ)糧溫較高，但降溫幅度卻偏低，這可能與大直徑筒倉(cāng)外圈風(fēng)道較長(zhǎng)，風(fēng)壓損失較大有關(guān)。

表3 谷冷倉(cāng)房糧溫變化情況(單位：℃)

2.2 不同倉(cāng)房谷冷降溫速率比較

從表4得知，糧層高度低的淺圓倉(cāng)Q21倉(cāng)平均降溫速率比糧層高度較高的大直徑筒倉(cāng)Q44倉(cāng)高0.5℃/d，且其高溫糧層向上推移速度接近Q44倉(cāng)的2倍。其主要原因是大直徑筒倉(cāng)Q44倉(cāng)糧堆高、糧層阻力大，同時(shí)Q44倉(cāng)雜質(zhì)含量為0.8%，明顯高于淺圓倉(cāng)雜質(zhì)含量，較多的雜質(zhì)會(huì)增大糧層阻力，易形成通風(fēng)死角，從而減緩整體降溫速率。

表4 谷冷倉(cāng)房降溫速率情況

2.3 谷冷降溫前后水分變化情況

從表5可以看出，淺圓倉(cāng)和大直徑筒倉(cāng)按照設(shè)定出風(fēng)濕度75%谷冷降溫后，平均水分含量均有不同程度的下降，其中大直徑筒倉(cāng)Q44倉(cāng)由于基礎(chǔ)水分高、谷冷時(shí)間長(zhǎng)，水分下降幅度較大，Q21倉(cāng)由于基礎(chǔ)水分低，水分下降幅度較?。还壤浜髠}(cāng)內(nèi)水分基本一致，谷冷降溫對(duì)內(nèi)、中、外圈水分含量的均勻性有一定提升作用。

表5 谷冷倉(cāng)房水分變化情況

2.4 谷冷降溫期間糧面表觀風(fēng)速

從表6～表8可知，在2臺(tái)谷冷機(jī)運(yùn)行時(shí)，淺圓倉(cāng)各圈層、各點(diǎn)位表觀風(fēng)速均大于大直徑筒倉(cāng)，平均表觀風(fēng)速高出大直徑筒倉(cāng)2/3；大直徑筒倉(cāng)4臺(tái)谷冷機(jī)運(yùn)行時(shí)，平均表觀風(fēng)速較2臺(tái)運(yùn)行時(shí)有大幅提高；在2臺(tái)谷冷機(jī)運(yùn)行時(shí)，淺圓倉(cāng)各點(diǎn)位平均表觀風(fēng)速均勻性好，差值為0.001m/s，遠(yuǎn)低于大直徑筒倉(cāng)，大直徑筒倉(cāng)存在個(gè)別點(diǎn)位平均表觀風(fēng)速偏低情況，特別是南側(cè)方位，在4臺(tái)谷冷機(jī)運(yùn)行時(shí)平均表觀風(fēng)速為0.011m/s，比北側(cè)方位低0.007m/s，這可能與大直徑筒倉(cāng)南側(cè)糧堆下方存在雜質(zhì)聚集區(qū)有關(guān)。

表6 Q21倉(cāng)2臺(tái)谷冷機(jī)運(yùn)行時(shí)表觀風(fēng)速檢測(cè)記錄(單位:m/s)

表7 Q44倉(cāng)2臺(tái)谷冷機(jī)運(yùn)行時(shí)表觀風(fēng)速檢測(cè)記錄(單位:m/s)

表8 Q44倉(cāng)4臺(tái)谷冷機(jī)運(yùn)行時(shí)表觀風(fēng)速檢測(cè)記錄(單位:m/s)

2.5 谷冷降溫能耗比較

從表9可知，淺圓倉(cāng)Q21倉(cāng)谷冷時(shí)間217h，糧堆平均糧溫降溫幅度8.0℃，耗電量14360kW·h，單位能耗0.18(kW·h)/℃·t，噸糧成本1.23元/t。大直徑筒倉(cāng)Q44倉(cāng)谷冷時(shí)間674h，糧堆平均糧溫降溫幅度8.6℃，耗電量62906kW·h，單位能耗0.40(kW·h)/℃·t，噸糧成本2.86元/t。結(jié)果表明，在降溫幅度相差較小的情況下，大直徑筒倉(cāng)耗電量與單位能耗均明顯高于淺圓倉(cāng)。其原因主要是：①大直徑筒倉(cāng)Q44倉(cāng)平均降溫速率比淺圓倉(cāng)Q21倉(cāng)的低一半。②淺圓倉(cāng)Q21倉(cāng)谷冷環(huán)境溫度與送風(fēng)溫度差值7℃左右，而大直徑筒倉(cāng)Q44倉(cāng)谷冷期間環(huán)境溫度與送風(fēng)溫度差值15℃左右，降溫幅度比淺圓倉(cāng)大1倍。③根據(jù)本次試驗(yàn)取樣質(zhì)量檢驗(yàn)情況，Q44倉(cāng)內(nèi)圈平均雜質(zhì)含量為3.0%，中圈和外圈平均雜質(zhì)含量分別為0.6%和0.4%，中心進(jìn)糧口單點(diǎn)進(jìn)料使內(nèi)圈雜質(zhì)出現(xiàn)嚴(yán)重聚集，導(dǎo)致谷冷期間內(nèi)圈1號(hào)測(cè)溫電纜等幾處位置糧溫不降反而上升，出現(xiàn)積熱不散現(xiàn)象。雖經(jīng)單管通風(fēng)結(jié)合谷冷降溫處理得到有效解決，但對(duì)整倉(cāng)的降溫速率及能耗費(fèi)用產(chǎn)生了重要影響。Q44倉(cāng)谷冷28d共用時(shí)674h，但在谷冷第22d，整倉(cāng)平均糧溫已由26℃降至18℃，最高糧溫(除1號(hào)測(cè)溫電纜外)由31℃降至25℃以內(nèi)，整體高溫糧層已基本排出。但由于1號(hào)測(cè)溫電纜降溫緩慢的影響，谷冷機(jī)作業(yè)時(shí)間延長(zhǎng)6d，大幅增加了降溫能耗。

表9 谷冷倉(cāng)房能耗對(duì)比

3 討論與建議

3.1谷冷控溫技術(shù)可有效運(yùn)用于淺圓倉(cāng)、大直徑筒倉(cāng)降低糧溫及均衡溫差。針對(duì)大直徑筒倉(cāng)體積大，糧堆高、降溫速率低的情況，建議嘗試采用更大功率風(fēng)機(jī)的谷冷機(jī)進(jìn)行探索試驗(yàn)，對(duì)比找出更適合該倉(cāng)型的谷冷設(shè)備。

3.2設(shè)定出風(fēng)濕度75%時(shí)，淺圓倉(cāng)和大直徑筒倉(cāng)谷冷降溫后平均水分含量均有不同程度的下降，為降低水分損失，建議谷冷通風(fēng)期間適當(dāng)調(diào)整送風(fēng)濕度。

3.3針對(duì)大直徑筒倉(cāng)糧面表觀風(fēng)速低且各方位均勻性差的問題，建議嚴(yán)格把好糧食入庫(kù)質(zhì)量關(guān)，盡量減少雜質(zhì)含量，降低糧層阻力。

3.4大直徑筒倉(cāng)沒有在風(fēng)道內(nèi)安裝擋風(fēng)板前，不建議使用4臺(tái)谷冷機(jī)同時(shí)運(yùn)行。大直徑筒倉(cāng)Q44倉(cāng)谷冷降溫期間曾嘗試采用4臺(tái)谷冷機(jī)同時(shí)降溫通風(fēng)，但在啟用不久后便發(fā)現(xiàn)其中1臺(tái)谷冷機(jī)發(fā)生反轉(zhuǎn)，該機(jī)冷量無(wú)法輸送出去，而水冷系統(tǒng)仍在持續(xù)制冷降溫導(dǎo)致水冷銅管發(fā)生凍裂。引起谷冷機(jī)反轉(zhuǎn)的原因可能是該倉(cāng)入糧前未安裝風(fēng)道擋板，4臺(tái)谷冷機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的對(duì)沖現(xiàn)象。建議以后在大直徑筒倉(cāng)谷冷降溫前(入糧前)，采用擋板隔開風(fēng)道，嘗試分別接入2臺(tái)、3臺(tái)、4臺(tái)谷冷機(jī)進(jìn)行對(duì)比降溫試驗(yàn)，探索更適合該倉(cāng)型或特殊降溫需求的谷冷降溫方式。

3.5在允許選擇谷冷時(shí)機(jī)的情況下，建議將環(huán)境溫度作為重要參考因素之一，盡量選擇環(huán)境溫度相對(duì)較低的時(shí)期作業(yè)，從而降低整體能耗。

3.6建議研制單管通風(fēng)布管裝置，以提高單管通風(fēng)布管效率，減輕布管勞動(dòng)強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)早布管、早降溫、減能耗。